潮起潮落，奥秘重重

潮汐及其形成

潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。我们的祖先为了表示生潮的时刻，把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。这是潮汐的名称的由来。

牛顿的万有引力定律告诉我们，宇宙间任意两个有质量的物体间都存在着相互吸引的力。

离地球最近的天体是月球，最近的恒星是太阳，二者对地球的引力除了使地球围绕着太阳公转和月球围绕着地球公转外（其实是分别围绕着共同的质心运动），还会吸起相对一侧的地球表面的水体，从而使海面发生升高的现象。

由太阳引力吸引起来的海潮叫太阳潮。

由月球引力吸引起来的海潮叫太阴潮。

虽然太阳的质量远比月球大，但是地月距离（38万公里）远比日地距离（15 000万公里）近，所以月球的引潮力比太阳的要大，月球引潮力是太阳的2.17倍。

一天中潮水的涨落

因为月球的引潮力比太阳大，这里以月球为例，在地球与月球相对的一侧的海水因为被月球的引力“吸”起来而形成高潮，而在相背一侧的海水则由于地球自转的离心力被“抛”离起来。所以不管是向着月球一侧，还是背着月球一侧，都会发生涨潮现象。

在一天之中，地球上的各地随着地球自转，其与月球的位置也会发生变化，因此会发生潮水的涨落现象。

比如下图中的A点，正对着月球，现在正处于涨潮阶段：

然后随着地球自转，A点逐渐地移动到了低潮的位置：

这之后，A继续跟着地球自转而移动，来到了地球另一面的涨潮位，再次涨潮：

再之后，A点又会移到低潮点，并再次回到高潮点。

这整个过程里，A转了地球1圈，也就是1天（24小时）的时间。当然了，这只为了通俗解释的模型。真实情况中，月球不会停着不动，它也是要围着地球转的。

因此，现实中A从一个高潮位到下一个高潮位的时间是25小时左右。也就是说，每隔25小时左右，A点会迎来两次涨潮和两次落潮。这种潮汐模式叫“半日潮”（semi-diurnal tide），世界上很多地方的潮水都是这样的模式。

也就是说，在一天之内，海水会发生两次涨落现象。

除了“半日潮“”，还有“全日潮“”（一天中只有一次涨潮和落潮）以及“混合潮“”（一天中也有两次涨落现象，但是两次涨落的潮差不一样）。这里就不展开讨论了。

上两图为同一个地方涨潮与退潮的对比

一个月内潮水的涨落

在一个月中，月球围绕地球公转的位置在不断发生变化，因此月球引潮力和太阳引潮力的方向也在不断发生变化。当太阳、月球和地球同一条直线时，太阳潮和太阴潮叠加，则形成大潮。当三者位置呈90°时，太阳引潮力和月球引潮力相互牵扯，则为小潮。

农历初一前后（朔月），月球位于地球和太阳之间，二者引潮力叠加，则为大潮

农历初七初八（上玄月），月球、地球和太阳三者呈90°，二者引潮力相互牵扯，则为小潮

农历十五前后（望月），月球绕行至地球背向太阳一侧，二者引潮力再一次相互叠加，形成一个月中第二次的大潮。

农历二十二、二十三（下玄月），月球、地球和太阳三者又成90°，二者引潮力又相互牵扯，形成一个月内的第二次小潮。

因此在一个月内，潮水会形成两次的大潮和两次的小潮。

理论上，每月的初一和十五，都能看到壮观的钱塘江大潮，不过现实中大潮会延迟两三天。

钱塘江大潮成因

天时

每个月的初一、十五

月球、太阳和地球处在同一条直线上

两者的作用相叠加，潮汐就最强

于是有每个月的朔、望两次大潮

而且，当每年的春分、秋分时节

太阳的运行轨迹恰与地球的赤道相交

又产生春、秋两次大潮

一天中的两个潮强弱也有差别

一般来说，春分到秋分期间，夜潮比日潮大

秋分到春分期间，则日潮大

故当地有个说法，潮既怕冷又怕热

冬日白天威风，夏天夜里神气

太阳对地球的潮汐作用

月球对地球的潮汐作用

望日附近 太阳与月球对地球的共同潮汐作用

既然每个月都有大潮，为什么壮观的钱塘江大潮只在农历八月呢？

在视觉上，月球沿着白道围绕地球运动，太阳沿着黄道围绕地球运动，白道与黄道存在5°09’的夹角。在春分与秋分附近，日、月、地才处于（或最接近处于）同一直线上。

然而，春分时钱塘江处于枯水期，秋分时处于丰水期，再加上各位助攻（主要是助攻2-东南季风）相助，最终成就了每年农历八月十八的钱塘江大潮这一壮景。

地利

助攻1：钱塘江口形状与河床

助攻2：东南季风

（图片来自清远教育局）

江浙沿海一带的夏季，东南季风盛行，其风向与潮水方向大体一致，助长潮势。

人和

助攻3：围垦

围垦，读音wéi kěn，汉语词语，指用堤坝把滩地围起来开垦。 （百度释义）

自古至今的围垦治理，虽对土地充分利用，却也使钱塘江口形状更加极端。

助攻4：堤坝

直立的河堤增强了涌潮的反射作用。

潮汐发电

潮汐能

在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。

潮汐发电原理

潮汐发电与普通水力发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。

▲海水涨潮时水位高于水库水位，海水向水库流动推动水轮机运转。

▲海水退潮时水位低于水库水位，水库水向海洋流动推动水轮机运转。

差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。